基于金属有机框架（MOFs）自组装的二维片状多孔碳的制备及表征
发布时间：2021-02-18 20:26
金属（氧化物）和碳材料分别显示出赝电容和电化学双层电容性,是应用广泛的超级电容器电极材料。金属有机框架（MOFs）是在聚合物主链或支链通过化学键引入功能性金属中心而生成的新型高聚物。基于金属-有机配位化合物的多孔结构可设计、可调控、可修饰的特点,同时框架中金属源和碳源具有相互交织的多孔网络结构,以其为自牺牲模板,通过热解的方法可分别获得多孔金属（氧化物）和多孔碳及其复合结构。本课题采用溶液扩散法制备Co基MOFs（Co-BDC）纳米片状前体,通过高温热解获得金属（氧化物）-碳复合材料Co@Carbon和Co3O4@Carbon。将Co-BDC前体与高分子材料混合后进行静电纺丝,获得钴-碳纳米纤维。通过XRD,TEM,SEM,EDS,XPS,N2吸附,TG,Raman光谱等手段对复合材料进行深入的结构表征,并将其作为超级电容器电极材料,进行电化学性能表征。以复合电极材料分别组装对称及非对称超级电容器,深入研究其电化学储能性质。具体工作如下:（一）基于Co-MOFs衍生的金属（氧化物）-碳复合电极制备及电化学性能1.Co-M...
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器
1.2.1 超级电容器的发展现状
1.2.2 超级电容器及特点
1.2.3 双层电容器
1.2.4 法拉第电容器
1.2.5 混合电容器
1.3 电极材料
1.3.1 碳材料
1.3.2 导电聚合物
1.3.3 金属氧化物
1.3.4 金属有机框架
1.4 电解质
1.4.1 水解电解质
1.4.2 有机电解质
1.4.3 离子溶液
第二章 实验及表征方法
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器及型号
2.3 材料的表征
2.3.1 热重分析
2.3.2 X射线衍射
2.3.3 透射电子显微镜和扫描电子显微镜
2.3.4 N2吸附
2.3.5 拉曼光谱
2.4 电化学表征
2.4.1 循环伏安测试
2.4.2 恒流充放电测试
2.4.3 交流阻抗谱测试
2.5 电化学性能参数的计算
2.5.1 比电容
2.5.2 能量密度和功率密度
2.5.3 阻抗特性
2.5.4 循环稳定性
2.5.5 库伦效率
第三章 二维片状及纤维状金属有机框架制备
3.1 引言
3.2 二维（2-D）片状Co-BDC的制备及Co-BDC静电纺丝
3.2.1 二维（2-D）Co-BDC的制备
3.2.2 Co-MOFs静电纺丝
3.3 Co-BDC及其纳米纤维的表征
3.3.1 Co-BDC的XRD表征
3.3.2 Co-BDC的透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）表征
3.3.3 Co-BDC进行高压静电纺丝后的XRD
3O4@Carbon纳米片的制备和表征">第四章 Co@Carbon和Co3O4@Carbon纳米片的制备和表征
4.1 引言
3O4@Carbon纳米片的制备"> 4.2 Co@Carbon和Co3O4@Carbon纳米片的制备
3O4@Carbon纳米片的表征"> 4.3 Co@Carbon和Co3O4@Carbon纳米片的表征
3O4@CarbonXRD、拉曼光谱分析、氮气吸附、热重（TG）表征"> 4.3.1 Co@Carbon和Co3O4@CarbonXRD、拉曼光谱分析、氮气吸附、热重（TG）表征
3O4@Carbon的透射电子显微镜、扫描电子显微镜及EDS元素分析"> 4.3.2 Co@Carbon和Co3O4@Carbon的透射电子显微镜、扫描电子显微镜及EDS元素分析
3O4@Carbon的XPS研究"> 4.3.3 Co@Carbon和Co3O4@Carbon的XPS研究
4.4 电化学性能的表征
3O4@Carbon的电化学性能"> 4.4.1 复合物Co@Carbon和Co3O4@Carbon的电化学性能
4.4.2 非对称超级电容器的电化学性能
4.5 对称超级电容器的电化学性能
4.6 循环稳定性
4.7 结论
第五章 碳纳米纤维的制备和表征
5.1 引言
5.2 碳钴纳米纤维的制备
5.3 碳钴纳米纤维的表征
5.3.1 Co-BDC纳米纤维的热重
5.3.2 碳钴纳米纤维的XRD
5.3.3 碳钴纳米纤维的SEM和EDS
5.4 碳钴纳米纤维的电化学表征
5.4.1 碳钴纳米纤维电化学性能
5.4.2 碳钴纳米纤维电化学性能参数对比
5.5 结论
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
论文发表情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]当超级电容器遇上石墨烯[J]. 骞伟中. 科学. 2017(03)
[2]超级电容器储能专利分析[J]. 李莉华,马廷灿,戴炜轶,瞿海妮,赵三姗. 储能科学与技术. 2015(05)
[3]循环伏安法研究活性炭在溶液中的吸附实验[J]. 李天保,王林,许娟,马亚团,马海龙,杨亚提. 实验技术与管理. 2015(01)
[4]超级电容器电极材料研究最新进展[J]. 赵雪,邱平达,姜海静,金振兴,蔡克迪. 电子元件与材料. 2015(01)
[5]超级电容器电极材料研究进展[J]. 谢小英,张辰,杨全红. 化学工业与工程. 2014(01)
[6]MOFs材料的结构与合成概述[J]. 宋宇. 化工管理. 2013(10)
[7]超级电容器综述[J]. 杨盛毅,文方. 现代机械. 2009(04)
[8]超级电容器的阻抗特性及其复空间建模[J]. 李忠学,陈杰. 电子元件与材料. 2007(02)
博士论文
[1]四氧化三钴纳米材料的控形制备及其电化学性能研究[D]. 冯超.上海交通大学 2015
硕士论文
[1]基于金属有机框架的金属氧化物纳米异质结构制备及电化学性质[D]. 徐娇.贵州大学 2017
[2]静电纺制备聚丙烯腈/纳米纤维素基多孔碳材料及电学性能研究[D]. 闫贵花.郑州大学 2017
[3]三维金属集流体的构建及其复合氧化物超级电容器电极材料的研究[D]. 李阳.南京理工大学 2017
[4]石墨烯基材料制备及其对称/混合型超级电容性能研究[D]. 赵丹.燕山大学 2015
[5]超级电容器在光伏发电系统中的研究与应用[D]. 刘金栋.长安大学 2014
[6]铜基纳米氧化物的可控制备及超级电容器性能研究[D]. 黄明.重庆大学 2014
[7]超级电容器镍基电极材料的合成与性能研究[D]. 周开塬.大连理工大学 2014
[8]锰、钴、镍磷酸盐微纳结构的可控合成及其电化学性能的研究[D]. 闫珍珍.河南师范大学 2013
[9]碳基纳米复合材料的制备及其超级电容器性能研究[D]. 龙庆.南京邮电大学 2013
[10]几种RuO2纳米材料的制备及其超级电容器性能研究[D]. 高海瑞.华中师范大学 2013
本文编号：3040057
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器
1.2.1 超级电容器的发展现状
1.2.2 超级电容器及特点
1.2.3 双层电容器
1.2.4 法拉第电容器
1.2.5 混合电容器
1.3 电极材料
1.3.1 碳材料
1.3.2 导电聚合物
1.3.3 金属氧化物
1.3.4 金属有机框架
1.4 电解质
1.4.1 水解电解质
1.4.2 有机电解质
1.4.3 离子溶液
第二章 实验及表征方法
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器及型号
2.3 材料的表征
2.3.1 热重分析
2.3.2 X射线衍射
2.3.3 透射电子显微镜和扫描电子显微镜
2.3.4 N2吸附
2.3.5 拉曼光谱
2.4 电化学表征
2.4.1 循环伏安测试
2.4.2 恒流充放电测试
2.4.3 交流阻抗谱测试
2.5 电化学性能参数的计算
2.5.1 比电容
2.5.2 能量密度和功率密度
2.5.3 阻抗特性
2.5.4 循环稳定性
2.5.5 库伦效率
第三章 二维片状及纤维状金属有机框架制备
3.1 引言
3.2 二维（2-D）片状Co-BDC的制备及Co-BDC静电纺丝
3.2.1 二维（2-D）Co-BDC的制备
3.2.2 Co-MOFs静电纺丝
3.3 Co-BDC及其纳米纤维的表征
3.3.1 Co-BDC的XRD表征
3.3.2 Co-BDC的透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）表征
3.3.3 Co-BDC进行高压静电纺丝后的XRD
3O4@Carbon纳米片的制备和表征">第四章 Co@Carbon和Co3O4@Carbon纳米片的制备和表征
4.1 引言
3O4@Carbon纳米片的制备"> 4.2 Co@Carbon和Co3O4@Carbon纳米片的制备
3O4@Carbon纳米片的表征"> 4.3 Co@Carbon和Co3O4@Carbon纳米片的表征
3O4@CarbonXRD、拉曼光谱分析、氮气吸附、热重（TG）表征"> 4.3.1 Co@Carbon和Co3O4@CarbonXRD、拉曼光谱分析、氮气吸附、热重（TG）表征
3O4@Carbon的透射电子显微镜、扫描电子显微镜及EDS元素分析"> 4.3.2 Co@Carbon和Co3O4@Carbon的透射电子显微镜、扫描电子显微镜及EDS元素分析
3O4@Carbon的XPS研究"> 4.3.3 Co@Carbon和Co3O4@Carbon的XPS研究
4.4 电化学性能的表征
3O4@Carbon的电化学性能"> 4.4.1 复合物Co@Carbon和Co3O4@Carbon的电化学性能
4.4.2 非对称超级电容器的电化学性能
4.5 对称超级电容器的电化学性能
4.6 循环稳定性
4.7 结论
第五章 碳纳米纤维的制备和表征
5.1 引言
5.2 碳钴纳米纤维的制备
5.3 碳钴纳米纤维的表征
5.3.1 Co-BDC纳米纤维的热重
5.3.2 碳钴纳米纤维的XRD
5.3.3 碳钴纳米纤维的SEM和EDS
5.4 碳钴纳米纤维的电化学表征
5.4.1 碳钴纳米纤维电化学性能
5.4.2 碳钴纳米纤维电化学性能参数对比
5.5 结论
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
论文发表情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]当超级电容器遇上石墨烯[J]. 骞伟中. 科学. 2017(03)
[2]超级电容器储能专利分析[J]. 李莉华,马廷灿,戴炜轶,瞿海妮,赵三姗. 储能科学与技术. 2015(05)
[3]循环伏安法研究活性炭在溶液中的吸附实验[J]. 李天保,王林,许娟,马亚团,马海龙,杨亚提. 实验技术与管理. 2015(01)
[4]超级电容器电极材料研究最新进展[J]. 赵雪,邱平达,姜海静,金振兴,蔡克迪. 电子元件与材料. 2015(01)
[5]超级电容器电极材料研究进展[J]. 谢小英,张辰,杨全红. 化学工业与工程. 2014(01)
[6]MOFs材料的结构与合成概述[J]. 宋宇. 化工管理. 2013(10)
[7]超级电容器综述[J]. 杨盛毅,文方. 现代机械. 2009(04)
[8]超级电容器的阻抗特性及其复空间建模[J]. 李忠学,陈杰. 电子元件与材料. 2007(02)
博士论文
[1]四氧化三钴纳米材料的控形制备及其电化学性能研究[D]. 冯超.上海交通大学 2015
硕士论文
[1]基于金属有机框架的金属氧化物纳米异质结构制备及电化学性质[D]. 徐娇.贵州大学 2017
[2]静电纺制备聚丙烯腈/纳米纤维素基多孔碳材料及电学性能研究[D]. 闫贵花.郑州大学 2017
[3]三维金属集流体的构建及其复合氧化物超级电容器电极材料的研究[D]. 李阳.南京理工大学 2017
[4]石墨烯基材料制备及其对称/混合型超级电容性能研究[D]. 赵丹.燕山大学 2015
[5]超级电容器在光伏发电系统中的研究与应用[D]. 刘金栋.长安大学 2014
[6]铜基纳米氧化物的可控制备及超级电容器性能研究[D]. 黄明.重庆大学 2014
[7]超级电容器镍基电极材料的合成与性能研究[D]. 周开塬.大连理工大学 2014
[8]锰、钴、镍磷酸盐微纳结构的可控合成及其电化学性能的研究[D]. 闫珍珍.河南师范大学 2013
[9]碳基纳米复合材料的制备及其超级电容器性能研究[D]. 龙庆.南京邮电大学 2013
[10]几种RuO2纳米材料的制备及其超级电容器性能研究[D]. 高海瑞.华中师范大学 2013
本文编号：3040057
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